TFT-LCD原理与设计(第二版)
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序言

TFT-LCD产业之所以能够成为显示产业的主流,是因为该产业得益于半导体技术、液晶材料技术、主动发光技术的完美结合。液晶显示最开始的突破是在液晶合成领域,液晶显示是从笔记本电脑开始突围的。成功的现代液晶显示应用了两位苏联科学家在1927年提出的概念,即液晶分子变长后使之转动的转变时间只有毫秒级。在半导体技术的推动下,TFT-LCD产业越做越大、越做越精,在与其他显示技术的竞争中屡战屡胜。十多年前,OLED被认为极有可能取代TFT-LCD,其中一个重要的优势是OLED的色度域可以做到110%,而传统液晶显示的色度域只有70%。但是,采用量子点背光后,TFT-LCD的色度域能够达到120%,在色彩还原方面比OLED更有优势。由此可见,TFT-LCD产业在未来相当长一段时间内仍然是显示产业的主流。

2005年,我国大陆地区的显示面板产品产量占全球产量不到1%;2017年,TFT-LCD产量达到了1亿平方米;2022年将达到2亿平方米。我国已成为新型显示产业规模增长最快的国家,TFT-LCD产能稳居世界第一。我国TFT-LCD产业发展态势良好,离不开国家政策的支持,离不开一批优秀的企业家的辛勤努力,离不开中国蓬勃发展的经济基本面的支撑。我国的手机、计算机、电视机在全世界市场上的占比最大。2019年中国成为最大的显示器生产基地,产业主要聚集在长三角、珠三角、京津唐和成渝鄂地区。

在国外企业已经充分竞争的显示产业中能够获得一席之地,是因为我国在抓住市场机遇的同时进行了自主创新。我国的低温多晶硅显示面板与金属氧化物显示面板的出货规模位居世界第一。栅驱动集成电路、窄边框、低功耗、内置触控、透明显示等技术正应用到TFT-LCD上。目前,叠屏电视机和Mini LED背光电视机的创新,使液晶电视机从此可以与激光电视机、OLED电视机相媲美,从而带动了彩电整机企业积极升级换代,化解了上游液晶面板企业产能过剩的风险。

在我国TFT-LCD产能稳居世界第一、产业基础优势明显的新时期,我们更应该坚持自主创新,进一步发展TFT-LCD产业。显示应用的创新不仅给大众生活带来了更多新体验,而且也进一步改变了社会生活方式,加速了科技革命的进程。5G将给显示产业带来巨大的发展机会。5G时代是信息产业大发展的时代,半导体显示技术将不断升级,8K、超高清已成为显示产业重要的发展趋势,是信息产业的第一波推动经济发展的动力,柔性显示技术也将迎来新的发展机遇。

5G给超高清显示产业带来了独特的发展机遇。作为全球第一个实行5G通信的国家,韩国率先把5G应用到超高清显示与AR/VR显示领域。2019年3月,我国工业和信息化部、国家广播电视总局发布了超高清行动计划,同年6月发放了5G的牌照。超高清显示有四个特点:与2K相比,可表现的颜色范围大幅度扩大,可以用“本色可见的颜色”来表达;4K、8K的刷新是2K的四倍,这使得很多高速运动的物体都能够表现出来;4K、8K之后,灰度会发生变化,由2K的1600万灰阶,扩大到约10亿灰阶,颜色和亮度的变化变得光滑;亮度的表现范围大幅度扩大,更接近于现实的亮度表现。众多体育赛事将会进行4K、8K直播、转播,这为显示产业提供了更多的发展机会。

在信息时代,显示应用无处不在,全球显示产业快速发展、成果丰硕,这都离不开各行业的共同努力。原国务院副总理刘延东同志曾提到,我国液晶产业的发展主要靠五个字:政、产、学、研、用。其中,“政”指的是政策的支持,比如,2010年平板显示产业被列为战略新兴产业,国务院出台了很多措施来推动其发展;“产”指的是无论从技术上还是从产量上来讲,我国液晶显示产业都进入了最好的时期;“学”就是指培养本土人才。人才的培养是自主创新的基本保证。培育TFT-LCD人才,出版产、学、研、用结合的科技专著必须先行。

随着我国TFT-LCD产业的发展,过去十多年中出现了一批“产、学、研、用”密切结合的优秀著作。马群刚博士撰写的《TFT-LCD原理与设计》就是其中的代表作品。该书兼具科学原理性和工程实用性,受到了同行的欢迎。目前,该书已经印刷了10次,发行了2万余册。因为《TFT-LCD原理与设计》一书发行量大、行业认可度高,所以在策划“新型显示技术丛书”时,电子工业出版社决定第二版继续采用原书名。《TFT-LCD原理与设计》一书的普及过程也是我国TFT-LCD产业蓬勃发展的过程。

《TFT-LCD原理与设计》之所以受到行业的高度认可,得益于马群刚博士扎实的半导体理论知识和丰富的半导体产业经验。二十年前,马群刚博士曾在深圳国微电子有限公司从事集成电路设计工作,是我国早期的超大规模集成电路设计人员之一。十五年前,马群刚博士曾在日本系统地学习了两年的TFT-LCD显示技术,是我国最早从事TFT-LCD研发工作的人员之一。长期积累的丰富经验,使他能够撰写出这本备受行业认可的经典之作。TFT-LCD产业技术更新快,马群刚博士与时俱进地进行了《TFT-LCD原理与设计(第二版)》的更新、完善工作。《TFT-LCD原理与设计(第二版)》的出版,一定会对我国TFT-LCD产业的进一步发展大有裨益。


中国科学院院士
2020年1月20日